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Die Möglichkeiten der Bewegungssimulation durch inversen Kinematik zählt schon seit Anfang an zu den hervorragenden Möglichkeiten von SolidWorks. Diese Fähigkeiten wurden immer weiter ausgebaut, so kam Kollisionskontrolle und in der SolidWorks 2001Plus auch noch die sogenannte physikalische Dynamik hinzu. |
Was allerdings fehlt ist ein Verknüpfungstyp, mit dem Bewegungen nur auf einen bestimmten Bereich eingeschränkt werden können (also z.B. für einen Zylinderhub). Im Thema Baugruppen verknüpfen im CAD.DE-SolidWorks-Forum brachte Stefan Giehl einen Ansatz dieses Problem mit normalen Bordmitteln zu lösen.
Der Trick der dahinter steckt ist sehr einfach (wie die meisten genialen Dinge). Es wird ein leeres Part (das braucht kein einziges Feature) benutzt und so mit dem statischen und beweglichen Teil verknüpft, dass die Bewegung entsprechend eingeschränkt wird.
Anhand von zwei einfachen Beispielen wird das Prinzip vorgestellt, dass praktisch überall eingesetzt werden kann; zum einen eine Beschränkung einer linearen Bewegung und zum zweiten die Beschränkung bei einer rotatorischen Bewegung.
| Damit Sie dem Beispiel schnell und einfach folgen können laden Sie sich am einfachsten das erste Beispiel im SolidWorks 2001Plus Format herunter, das besteht aus der Baugruppe und den drei Einzelteile. Falls Sie noch SolidWorks 2001 einsetzen können Sie ein ähnliches Beispiel am Ende der Seite herunterladen. |  kh_limitlin01.zip 50 KB |
| Doch nun zum Prinzip: im Beispiele sehen Sie eine einfache
Platte mit einem Langloch, in dem ein Bolzen laufen soll. Die beiden Teile
sind so weit für dieses Beispiel nötig verknüpft, alles wurde mittig
ausgetragen. In der Grundplatte ist eine Hilfsebene bereits integriert,
die wir für das spätere Einschränken der Bewegung brauchen, das kann
man aber auch auf andere Art und Weise erreichen.
Wenn Sie im Grundzustand den Bolzen verschieben wollen können Sie das selbstverständlich tun, aber Sie können den ohne Schwierigkeiten auch durch die Platte hindurchschieben (wie im Bild zu sehen). |
 Baugruppe mit zwei Teilen |
| Mit der Möglichkeit der Kollisionskontrolle könnten Sie
zwar in diesem Fall eine Art Anschlag setzen, aber z.B. nicht den Bolzen
nur um einen bestimmten Betrag verschieben lassen; mit der
Kollisionskontrolle würde der Bolzen erst stoppen, wenn er auf die Platte
trifft. Und unmöglich wird es, wenn Sie gar keinen Anschlag haben.
An dieser Stelle kommt nun der Motionlimiter zum Einsatz
(neudeutsch und deswegen viel cooler als Bewegungseinschränker |
 Bewegung erfolgt auch durch andere Bauteile |
| Erzeugen Sie normal zur linearen Bewegungsrichtung, die Sie
einschränken möchten eine Ebene. Diese Ebene muss genau in der Mitte der
beiden Endstellungen sein (wenn Sie also einen Hub auf 60 mm begrenzen
wollen erstellen Sie im Abstand von 30 mm zu einer Endpositionen eine
Ebene normal zu der gedachten Linie der Bewegung). Diese Ebene ist hier im
Beispiel die Hilfsebene Mitte Bewegung in der Platte,
selbstverständlich können Sie diese aber auch in der Baugruppe erzeugen.
Aber Achtung: diese muss in Bezug auf das stehende Teil erzeugt werden.
Verknüpfen Sie jetzt eine beliebige Ebene (ich habe im Beispiel die Ebene Rechts genommen) des Motionlimiters mit der gerade erzeugten Hilfsebene deckungsgleich; dadurch kann der Limiter nur noch in dieser Ebene verschoben werden. Wenn Sie sich die Vorstellung, was passiert, etwas vereinfachen wollen, verknüpfen Sie auch noch die dazu senkrechten Ebenen miteinander (ich habe die beiden Vorderansicht-Ebenen benutzt), wodurch sich der Limiter nur noch auf einer Achse senkrecht zur Bewegungsrichtung genau in der Mitte bewegen kann. Notwendig ist diese zweite Verknüpfung nicht. Nun verknüpfen Sie den Ursprung des Limiters mit dem geeigneten Punkt des sich bewegenden Teils; dieser Punkt muss auf der Bewegungsachse sein. Diese Verknüpfung vom Typ Abstand hat jetzt genau den halben (!) Wert der Bewegungsfreiheit. |
 Einsatz des Motionlimiters |
Eh voila, Bewegung ist eingeschränkt. Spielen Sie ein bisschen mit dem Beispiel bis Sie wirklich dahinter kommen, wie das funktioniert. Dann versuchen Sie am Besten die Technik selbst mal auf andere Baugruppen anzuwenden, das zu lesen und selbst zu machen ist ein echter Unterschied. Klassisches Beispiel ist z.B. der Hub einer Zylinderkolbenstange.
Ähnlich funktioniert es bei der Beschränkung für rotatorische Bewegungen. Im Beispiel ist ein zusätzlicher Rechenaufwand notwendig, der allerdings schnell von SolidWorks selbst erledigt werden kann.
| Wenn Sie die Art und Weise begriffen haben, wie die Motionlimiter arbeiten können Sie aber sicher auch andere Wege finden, wie Sie solche Rundbewegungen eingrenzen können. Die hier vorgestellte Methode funktioniert für einen Fall wie diesen, in anderen Fällen muss das aber angepasst werden. Wie oben laden Sie am einfachsten das Beispiel herunter. | kh_limitcir02.zip 45 KB |
| In diesem Fall wurde der Stift in ein kreisförmiges Lachloch (Sie wissen schon, was ich meine) eingesetzt. Die Vorderansicht von Bolzen und Platte sind deckungsgleich und der Ursprung des Bolzens mit dem Mittelpunkt des Mittelkreises der Rundbahn auf Abstand festgelegt, dadurch kann sich der Bolzen auf einer Kreisbahn um diesen Mittelpunkt bewegen. Die Ebene Oben ist parallel zur Ebene Oben der Baugruppe, damit sich der Bolzen nicht dreht, aber das ist nur Kosmetik. |  |
| Auch hier ist es wieder möglich einfach durch die Platte hindurch den Bolzen auf seiner Kreisbahn zu bewegen. Und dies wird jetzt wieder durch den Einsatz eines Motionlimiters so eingeschränkt, dass der Bolzen nur bis zum Ende (genauer: bis zum Mittelpunkt der Enden ) bewegt werden kann. Dazu setzen wir wieder ein leeres Part (hier limit-cir genannt) in die Baugruppe ein und erstellen drei Verknüpfungen nach dem folgenden Schema: |  |
| Zunächst wir die Vorderseite des Limiters mit der Vorderseite der
Platte deckungsgleich verknüpft (auch hier wieder wichtig: der Limiter
muss mit der statischen Komponente verknüpft werden) und
anschließend der Ursprung des Limiter (als einziger greifbarer Punkt) mit
der oberen Fläche. Dadurch kann sich der Limiter noch auf einer Geraden
bewegen.
Nun kommt der Teil, wo wir ein wenig rechnen müssen: verknüpfen Sie den Ursprung des Limiters mit dem Ursprung des Bolzens mit einem Abstand, der so bemessen ist, dass der Bolzen nur so weit nach unten kann, wie dieser Abstand zulässt. Je nach Winkellage der Endpunkte müssen Sie natürlich rechnen ... aber das kann auch SolidWorks. Wenn Sie einen Doppelklick auf das Feature Schnitt-Linear austragen der Platte machen sehen Sie das bereits vorbereitete Hilfsmaß; diesen Wert benutzen wir für die Abstand-Verknüpfung. |
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Jetzt können Sie auch hier den Bolzen nur bis kurz vor das Ende des Rundlanglochs bewegen. Wenn Sie sich fragen, warum Sie es nicht schaffen, den Bolzen bis in die Endlage zu bewegen oder warum Sie mal ganz dicht rankommen und mal nicht bedenken Sie, dass Sie in der interaktiven Umgebung des Benutzungsinterfaces von SolidWorks sind. Die Mausposition muss auf Modellkoordinaten umgerechnet werden und dass dann auch noch mit der inversen Kinematik zurückgerechnet werden.
Je nachdem, wie dicht Sie sich an das Modell heranzoomen können Sie den Bolzen genauer in die Endlage ziehen, da eine kleine Mausbewegung auch nur noch kleinere Koordinatenänderungen zur Folge hat. Aber diese Bewegungseinschränkung dient ja auch nicht dazu, genau Lagen hinzubekommen, wenn Sie das wollen, benutzen Sie eben entsprechende Verknüpfungen mit fixem Abstand.
Alle, die noch eine ältere Version von SolidWorks einsetzen, können ein
kompakteres Beispiel im SolidWorks 2001 Format herunterladen (
kh_limits2k03.zip
81 KB), die vorgestellte Technik sollte aber mit allen SolidWorks Versionen
funktionieren.
Ich hoffe, ich konnte Ihnen eine Hilfestellung geben um dieses Problem zu verstehen. Wenn Sie eine elegantere Methode kennen oder noch mehr dazu beitragen können, zögern Sie nicht mir diese unter Stefan.Berlitz@solidworks.cad.de mitzuteilen.
| Kritik und Anregungen bitte an Stefan Berlitz. Letzte Änderung dieser Seite am Donnerstag, 01. Februar 2007 17:40 |
)
: Sie bringen ein zusätzliches Teil in die Baugruppe ein, das keinerlei
Features enthalten braucht. In diesem Beispiel heißt dieses Teil einfach
limit-lin.